抗滑桩设计计算书

1、目录1 工程概况2 计算依据3 滑坡稳定性分析及推力计算3.1 计算参数3.2 计算工况3.3 计算剖面3.4 计算方法3.5 计算结果3.6 稳定性评价4 抗滑结构计算5 工程量计算18、工程概况拟建段位于重庆市巫溪县安子平，设计路中线在现有公路右侧约100m，设计为大拐回头弯，设计路线起止里程为 K96+030K96+155，全长125m，设 计路面净宽7.50m,设计为二级公路，设计纵坡 3.50%,地面高程为720.846m 741.70m,设计起止路面高程为 724.608m729.148m, K96+080-K96+100 为填方， 最大填方为4.65m，最小填方为1.133m。二

2、、计算依据1. 重庆市地质灾害防治工程设计规范 (DB50/5029-2004)；2. 建筑地基基础设计规范 ( GB 50007-2002)；3. 建筑边坡工程技术规范 ( GB 50330-2002)；4. 室外排水设计技术规范 (GB 50108-2001)；5. 砌体结构设计规范(GB 50003-2001);6. 混凝土结构设计规范 (GB 50010-2010)；7. 锚杆喷射混凝土支护技术规范 ( GB 50086-2001)；8. 公路路基设计规范 ( JTG D302004)；9. 相关教材、专著及手册。三、滑坡稳定性分析及推力计算计算参数3.1.1 物理力学指标：天然工况：

3、丫 1=20.7kN/m3, 1=18.6 ，C=36kPa饱和工况：Y=21.3kN/m3，=15.5 C2=29kPa3.1.2 岩、土物理力学性质该段土层主要为第四系残破积碎石土， 场地内均有分布，无法采取样品测试， 采取弱风化泥做物理力学性质测试成果：弱风化泥岩天然抗压强度24.00Mpa，饱和抗压强度17.30 Mpa,天然密度2.564g/cm3,比重2.724,空隙度8.25%，属软 化岩石，软质岩石。表 1 各岩土层设计参数建议值表名称地层 代号状态承载力值do(MPa)桩周土极限摩阻力(MPa)基底摩擦系数(Q含碎石粉质粘土Q4dl+el稍密0.130.160.40强风化泥岩

4、T2b破碎0.6/0.50弱风化泥岩T2b完整1.60/0.603.1.3滑坡推力安全系数Fst153.2计算工况选取公路填筑后自然状态、饱和状态两种工况对滑斜坡进行计算3.3计算剖面申 d耳JI3.4计算方法采用折线形滑动面稳定性计算(传递系数法)传递系数公式：i 1 cos( i 1 tan i sin( “ i)第i条块的剩余下滑力公式：Ei FstWsin j Witan iC0S i Gh Ei 1 i3.5计算结果(详见附页)滑坡推力计算结果基岩界面工况条块编 号剩余下滑 力工况条块编 号剩余下滑 力天然状 态1-73.15饱和状 态124.952-31.0826.67 :3-10

5、1.283-4.58418.524103.83552.665209.22 :691.126368.11797.577401.798127.388551.24 :9125.689606.61填土界面天然状 态1-84.15饱和状 态1-53.652-260.42-196.083-255.53-201.964222.024294.74 :5108.455268.716191.696382.077-195.45733.19 18-66.068217.333.6稳定性评价根据计算结果得知斜坡在公路填筑后自然状态下Fs=1.18,饱和状态下Fs=0.95,因此斜坡在公路填筑后在自然状态下为基本稳定状态，

6、饱和状态下处 于不稳定状态。可能诱发滑坡灾害发生，需要进行支挡。四、抗滑结构计算1、抗滑桩设计计算1.1设计资料：3物理力学指标：天然工况：丫 i=20.7kN/m , 1=18.6 , G=36kPa3饱和工况：丫 2=21.3kN/m , 2=15.5 , C2=29kPa根据岩性及地层情况，由于在滑面以上还存在有筑填土层约 7.7m和含碎石粉 质粘土( Q4dl+el)层厚约为1.1m，所以滑面以上土层厚度约h =8.8m,查取相 关规范可知取该土层的抗滑地基系数为 m=10000KN/m4，则滑面处的地基系 数采用 A=10000X 8.8=88000KN/m3泥岩(T2b)由强风化泥

7、岩厚为2.20m和弱风化泥岩厚为0.70m组成，桩的埋长 为6m。强风化泥岩取抗滑地基系数为 mi =80000KN/m4,弱风化泥岩取抗滑地 基系数m2=l00000KN/m4。根据多层土的地基系数的取值可得Eh； m2(2hi h2)h280000 (2 2.2 3.8) 3.84m 一 -287044KN / m(h, h2)2(2.2 3.8)2桩附近的滑体厚度为8.8m，该处的滑坡推力P=607kN/m桩前剩余抗滑力E=0kN/m。抗滑桩采用C30钢筋混凝土，其弹性模量=30X 106 KPa，桩断面为bX h=2mx3m122W bh2 3m2的矩形，截面S=6m，截面模量6，截面

8、对桩中心惯性矩I 丄 bh34.5m412，相对刚度系数El = 0.85EJ= 114750000m2，桩的中心距l=6m，桩的计算宽度Bp=b+1=3m，桩的埋深为la=6m。1.2采用K法计算桩身的内力(1)计算桩的刚度64由查表可知地基系数C .8 10 KN /m桩的变形系数0.151m 1V4EI桩的换算深度为la=0.151X 6=0.906C0S26 6=3273.4KNF 3273.4T 371.93KN /m则 h 8.8滑坡推力按矩形分布；如右图滑面处的剪力Qo=3273.4KN滑面处弯矩 Mo=3273.4X 4.4=14403KN/m 滑面至旋转中心的距离la 2A

9、3M 0 2Qol amla 4M 0 3Q0l ayo2 3A 2M0 Qla mla 3M0 2Qla6 2 88000 (3 14403 2 3273.4 6) 87044 6 (4 14403 3 3273.4 6)3 88000 (2 14403 3273.4 6) 87044 6 (3 14403 2 3273.4 6) =4.0475m桩的转角12 3A 2M0 Q0lamh 3M0 2Q0la32 2Bpla 6A A mlam la12 3 880002 14403 3273.4 687044 63 14403 2 3273.4 6322366 8800088000 8704

10、4 6870446=0.001739 rad(5)桩身内力及桩侧抗力桩侧抗力 y y y A my(4.0475 y) 0.001739 (88000 87044 y)2619.397459.6361y 151.3695 y桩侧抗力最大点位置459.63612 151.3695 y 0 y 1.5183m因为y y0 ,所以桩身各点的剪力1 1 2QyQoABpy2yoyBpmy3y。2y613273.4 88000 3 0.001739 y (2 4.0475 y)21 3 87044 0.001739 y2(3 4.0475 2y)6Qy 3273.4 1858.19y 689.454y2

11、 151.37y3当Qy 0时，即可找出弯矩最大是的y值。经试算求得y=1.309m时，M最大。桩身各点的弯矩1 2 1 3My M。Qy BpA y 3y。y Bpm y 2y。y14403 3273.4 y $ 3 88000 0.001739 y(3 4.0475-y)-1387044 0.001739 y (2 4.0475 y)12My 14403 3273.4y 929.096y2 229.818y3 37.84y4桩侧抗力、剪力、弯矩计算结果如下图所示:桩侧抗力图剪力图系歹yi桩侧抗力为0的一点即为剪力最大点，求得当埋深：y=4.0475m时y =0所以最大剪力为Qmax=550

12、5.52KN剪力为0的一点即为弯矩最大点，求得当埋深：y=1.309m时Qy =0所以最大弯矩为 Mmax=16691.5KN m1.3抗滑桩结构设计抗滑桩受滑坡推力和锚固地层抗力作用，在荷载作用下产生弯曲转动，为了防止 桩体由于荷载作用而产生过大变形与破坏，桩身需要配纵向受力钢筋以抵消弯 矩，配置箍筋以抵抗剪力。桩身结构设计计算参考混凝土结构设计规范（GB50010-2002），按受弯构件考虑。1）桩身截面配置纵向受力钢筋（控制截面受弯）根据前述抗滑桩内力计算结果，取控制截面 1-1所受弯矩进行计算。按混凝土结构正截面受弯承载力计算模式，计算受力钢筋，计算可按单筋截面考虑，经简化的计算如图抗

13、滑桩总长约为15m，计算可按两个控制截面考虑配筋。控制截面I -I取桩身最大弯矩截面若结构重要系数取1.0，贝U控制截面I -I处的设计弯矩为Mmax=16691.5KN.m混凝土保护层厚度取80mm若为单排布，则桩截面有效高度 h0 2900mm由力的平衡条件得由力矩平衡条件得M i fcbx（h X）2联立上述两式求解，得As Mfy（h0 扌）式中，X为截面受压区高度，可按下式求得/22 21 fcbh01 fc bh 2 fcbMxfcb式中，M为设计弯矩（KN.m）; As为受拉钢筋截面积；1为混凝土受压区等效矩形应力图系数，当混凝土强度等级不高于C50时，1取1.0； fc为混凝土

14、轴心抗压强度设计值（KPa）;fy为钢筋的抗力强度设计值（KPa）;b为桩截面宽度（m）;h。为截面有效高度（m）；a为受拉钢筋的混凝土保护层厚度（m）。22采用C30混凝土，fc 14.3N/mm , ft 1.43N /mm，纵向受力钢筋选用HRB400 级（III级），fy 36N/mm，箍筋及架立钢筋选用HPB300（l级），2fy 270N/mm，则其他参数如上所述。A.计算I - I截面受力钢筋截面积混凝土受压区高度2 2 2 21 fcbh。1 仁 b h 2 fRMxfcb1.0 14.3 2000 2900 ”1.0 14.3 2000 2900 2 14.3 2000 16

15、691.5 10 x5591.24mm208.76mm14.3 200082940000 76969408.2128600取x的值为208.76mmI - I截面受力钢筋截面积AsMx fy(h0 亍)616691.5 10360 (2900208.76)2216584.5mm选用21根32mn的HRB40（钢筋截面面积为 As=16890.3mm2满足要求，可采取3根一束，共7束布置于受拉侧。2）桩身截面配置箍筋（控制截面受剪）抗滑桩桩身除承受弯矩以外，还承受着剪应力。因此在设计计算时，必须进 行剪应力的检算。为了施工方便，桩身不宜设斜筋，斜面上的剪应力由混凝土和 箍筋承受。桩身剪力极值有位

16、于滑面处的 3273.4KN和位于滑面一下4.0475m处 的5505.52KN，同样，结构重要系数取1.0,则设计剪力按5505.52KN考虑。验算截面尺寸：因为 0.25 c fcbh00.25 1.0 14.3 2000 290020735KN V 5505.52 KN所以截面尺寸满足要求。验算是否按计算配箍筋:O.7ftbh00.7 1.43 2000 29005805800 N 5805.8KN5505.52KN可见，设计剪力大于混凝土提供的抗剪能力，只需要配置构造箍筋即可，所以实配箍筋为16200，采用双肢箍，配筋详见下图。I-I截面配筋图SJE0lN1N5C0181OOO)1/1

17、1N3C7026)1./ / y J/ / / / .NK70rue上述计算出的纵向受力钢筋布置于截面受拉侧， 即抗滑桩的内侧。受压侧布置构 造钢筋以形成骨架，此处选7根HPB40C级26mm另外，各选7根HRB40C级 26mn布置于抗滑桩的两侧边，见上图。1.4桩侧应力验算滑床中、上部主要为三叠系中统巴东组（T2b ）青灰色泥岩组成，岩层产状 为161/ 41，强风化带厚度约为2.2 m,其下为中等微风化。岩石的单轴抗 压强度为R=24 MPa。属于完整的岩质、半岩质地层。锚固段地层为比较完整的岩质地层，桩身对地层的侧压应力max应符合下列条件：k1 k2 R00.3 0.5 240003

18、600ki 岩层产状倾角大小决定，根据岩层构造取0.5;k2 取决岩石的裂隙、风化及软化程度，取0.3;max 968.3kpaRo 围岩单轴抗压极限强度，R= 24000kPa。k1k2R00.3 0.5 240003600kpa故满足要求。2、抗滑桩间挡土板设计 2.1挡土板的拟定挡土板材料及施工：采用 C30混凝土，选用HRB335级钢筋，现场预制由于抗滑桩净距10 6 3 3m，且挡土板深入抗滑桩长度至少为30cm，所以挡土板尺寸拟定如下：板墙尺寸：截面为矩形，截面尺寸bx h =1000 x 250，板长a=3600,如下图所示3002. 2荷载确定当土体为粘性土时，建筑地基基础设计

19、规范(GB50007-2002)对边坡支 挡结构土压力计算提出如下规定，计算支挡结构的土压力时，可按主动土压力计 算。由板墙测土地质条件，按库伦主动土压力计算：0.51cos2 ()cos2 cos(jsin(0)sin()0 cos(0)COS()2滑面处的库伦土压力 qkhlKa 20 8.8 0.51 89.76KN / m1 1 Ea -qkh- 89.76 8.8395.0KN则总库伦土压力：222取最大库伦土压应力qk 89.76KN /m均匀作用在单跨板上进行设计抗滑桩间间距lo 6 3 3m计算跨径1101.5t3 1.5 0.3 3.45m1 2 1 2Mmax qj- 89

20、.76 3.45133.55KN m则板跨最大弯矩为882.3板墙配筋设计取桩的永久作用分项系数：G 1.35取桩结构重要性系数：1.0则设计弯矩：M G。皿吋 1.35 1.0 133.55180.3KN m2取C30混凝土，混凝土轴心抗压强度设计值fc 14.3N/mm，取选用HRB3352级钢筋，钢筋抗压强度设计值fy 300N /mm。保护层厚度 c=30mm， s 40mm，h 值取为 250mm，则 g=210mm。由力矩平衡条件得XM Mu 1 fcbx(h0 才x 72.58mm为防止出现超筋破坏，应满足x bh。bh00.55 210 115.5mm 即满足要求由力的平衡条件

21、得1 fcbxfyAs/cbx 仏3 100072583459.6mm2fy300为防止出现少筋破坏，应满足minbh 0.00215 1000 250 537.5 即满足要求2选用用1022100单排布置，人3801mm，在沿板跨度方向截面受拉一 侧布置。根据DZ0240-2004_m坡防治工程设计与施工技术规范，分布钢筋选用 HPB300钢筋，直径为12mm,布置与受力钢筋垂直方向，间距200mm，板墙配筋 如下图。36003、排水工程该区域属中一亚热带季风气候，年平均降雨量 1082mm，降雨多集中在59 月，尤其是68月多暴雨，日最大降雨量达192.9mm,小时最大降雨量超过65mm。

22、 根据K96+030K96+155工程地质详细勘察报告，斜坡坡顶、坡脚无塘、田、 水库、河流等地表水体分布。滑坡地质条件简单，滑体厚度和滑坡规模都较小， 综合考虑仅需简单按区域性进行排水沟设置。3.1排水沟设计排水沟材料：采用浆砌条石排水沟布置：在公路内侧布置，延伸出滑坡周界 5m按重庆市区域常用排水沟截面设计区间取值，截面尺寸见下图200 200 n u f1 1J fo 吩91111o 寸600CLrl排水沟截面尺寸五、工程量计算1、钢筋量计算该工程中共采用了 HRB335 HRB4O0 HPB30C三种钢筋，其中 HRB335I冈筋所 用直径为22mm, HRB40C钢筋所用直径为26m

23、m 32mm, HPB30C冈冈筋所用直径为 12mm 16mm 18mmHRB335ft径为22mm勺钢筋，该钢筋全部用于浇筑挡土板单块挡土板钢筋用量：3600 10 10 2 (12 22 3.14 22)42661.6mm因为滑面以上共8.8m,而每块挡土板为1m所以共需9块挡土板，其该钢筋用量为：42661.6 9 383954.4mm 384mHRB40(直径为26mm勺钢筋，该钢筋全部用于抗滑桩的构造钢筋单桩用量：14800 21 21 2 (12 26 3.14 26) 327332.88mm 327.4mHRB40(直径为32mm的钢筋，该钢筋全部用于抗滑桩的构造钢筋单桩用量：14800 21 21 2 (12 32 3.14 32) 331148.16mm 331.2mHPB30C直径为12mm的钢筋，该钢筋作为挡土板的分布钢筋单块挡土板钢筋用量：1000 18 18 2 (12 12 3.14 12)19788.48mm19.8m因为滑面以上共8.8m,而每块挡土板为1m所以共需9块挡土板，其该钢筋 用量为： 19.8 9 178.2mHPB30C直径为16mm勺钢筋，该钢筋作为抗滑桩中的箍筋单个箍筋用量 2 (3000 160) 2 (2000 160) 2 5.5 16 9536mm单根桩所需 74 个箍筋，该钢筋用量为 7